Молекулярное моделирование образования комплексов электрон-транспортных белков пластоцианина и цитохрома f тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.09, кандидат наук Федоров Владимир Андреевич

• Федоров Владимир Андреевич
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Федоров Владимир Андреевич

Список сокращений

Введение. Общая характеристика работы

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Белки пластоцианин и цитохром f

1.1.1. Роль белка пластоцианина в работе электрон-транспортной цепи фотосинтеза

1.1.2. Структура белков

1.1.3. Образование комплекса белков пластоцианина и цитохрома f

1.1.4. Структуры комплекса белков пластоцианина и цитохрома f

1.2. Экспериметальное исследование взаимодействия белков пластоцианина и цитохрома f

1.2.1. Кинетика образования белкового комплекса пластоцианина и цитохрома f в растворе

1.2.2. Кинетика реакций пластоцианина с цитохромом f и фотосистемой 1 в люмене тилакоида

1.3. Моделирование взаимодействия белков пластоцианина и цитохрома /

1.3.1. Моделирование взаимодействия белков пластоцианина и цитохрома f методом броуновской динамики

1.3.2. Моделирование взаимодействия белков пластоцианина и цитохрома f методом молекулярной динамики

Глава 2. Методы

2.1. Метод молекулярной динамики

2.2. Метод броуновской динамики

2.3. Однопараметрический иерархический метод кластерного анализа

2.4. Информационный ресурс RCSB Protein Data Bank

2.5. Параметры полноатомной молекулярно-динамической модели

2.6. Многомасштабное моделирование формирования белок-белкового комплекса

2.7. Статистическая обработка данных при вычислении константы скорости образования диффузионно-столкновительных комплексов

Глава 3. Результаты

3.1. Особенности формирования поля электростатического потенциала для белков пластоцианина и цитохрома f из различных групп организмов

3.2. Исследование формирования комплекса белков пластоцианина и цитохрома f

3.2.1. Высшие растения

3.2.2. Зеленая водоросль Chlamydomonas reinhardtii

3.2.3. Цианобактерия Nostoc sp

3.2.4. Цианобактерия Phormidium laminosum

3.3. Диффузионный захват

3.4. Направление ориентации контакта (head-on/side-on)

Обсуждение результатов

Особенности формирования функционально активного комплекса у разных

видов организмов

Схема образования комплекса белков пластоцианина и цитохрома f

Заключение

Выводы

Основные публикации по теме диссертации

Список литературы

Список сокращений

АТФ - аденозинтрифосфат

НАДФ - никотинамидадениндинуклеотидфосфат

ADP - аденозиндифосфат

ATP - аденозинтрифосфат

Cu - ион меди в составе пластоцианина

Fe - ион железа в составе гема цитохрома f

ФНР, FNR - ферредоксин:НАДФ-редуктаза

ФАД - флавинадениндинуклеотид

ФМН - флавинмононуклеотид

H+ - ион водорода (протон)

hv - квант света

ЯМР - метод спектрометрии ядерного магнитного резонанса NADP+, НАДФ+ - никотинамидадениндинуклеотидфосфат NADPH,НАДФН-никотинамидадениндинуклеотидфосфат (восстановленный)

P680 - пигмент реакционного центра фотосистемы 2 P700 - пигмент реакционного центра фотосистемы 1 Pc - пластоцианин Cyt f - цитохром f

PDB - база данных трехмерных структур белков (RCSB Protein Data Bank)

pH - водородный показатель среды

PQ, ПХ - пластохинон

PQH2 - пластохинол

PSI, ФС1 - фотосистема

ССК1 - свето-собирающий комплекс

PSII, ФС2 - фотосистема

КВК - кислород-выделяющий комплекс

RMSD - минимальное среднеквадратичное отклонение положений атомов в двух трехмерных структурах при их наилучшем выравнивании

Для обозначения аминокислотных остатков в работе используются трехбуквенные и однобуквенные обозначения в соответствии с номенклатурой Международного союза теоретической и прикладной химии (ШРАС) [1]:

Аланин А1а А

Аргинин Arg Я

Аспарагин Asn N

Аспарагиновая кислота Asp D

Валин Уа1 V

Гистидин His Н

Глицин G1y G

Глутамин G1n Q

Глутаминовая кислота Glu Е

Изолейцин 11е I

Лейцин Leu L

Лизин Lys К

Метионин Met М

Пролин Рго Р

Серин Ser S

Тирозин Туг Y

Треонин ты- Т

Триптофан Тгр W

Фенилаланин РЫе F

Цистеин Cys С

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Молекулярное моделирование образования комплексов электрон-транспортных белков пластоцианина и цитохрома f»

Введение. Общая характеристика работы

Актуальность темы исследования

Взаимодействие белков - необходимый этап большинства процессов, протекающих в клетке. Мобильные белки взаимодействуют со своими редокс-партнерами, перенося электроны в фотосинтетической и дыхательной электрон-транспортных цепях. Эти взаимодействия дают начало множеству событий, происходящих в живой клетке на различных пространственных и временных масштабах: от перераспределения электронной плотности на атомах в молекуле (времена порядка фемтосекунд и расстояния доли ангстрема), движения атомов в молекуле (пикосекунды и нанометры), до диффузии белков в клетке (микросекунды и микрометры). Каждому из этих уровней организации биологической системы соответствуют свои методы экспериментального исследования и компьютерного моделирования, так что целостное понимание требует сопряжения различных подходов.

Механизмы образования комплексов электрон-транспортных белков, в том числе в различных видах организмов, остаются не до конца изученными. Существующие в настоящее время экспериментальные методы не позволяют выявить все характерные стадии образования белок-белковых комплексов и детально изучить динамику этого процесса. Помимо экспериментальных, большую роль в этой области играют методы компьютерного моделирования. Так, метод классической броуновской динамики применялся для моделирования процесса образования комплексов электрон-транспортных белков. Однако, он имеет ряд ограничений, связанных со сложностью учета роли молекул растворителя и конформационных изменений, которые могут существенно влиять на процесс образования комплекса белков и перенос заряда. Современные методы молекулярной динамики являются весьма ресурсоемкими, что накладывает ограничения на размер моделируемой системы и время расчета. Это обстоятельство пока не позволяет использовать

их для анализа взаимодействия электрон-транспортных белков на всей пространственно-временной шкале этих процессов.

Разработка комплексного подхода с использованием разных методов компьютерного моделирования взаимодействия макромолекул является фундаментальной проблемой биофизики и математической биологии. Очевидно, для качественного и количественного описания взаимодействия белков на разных стадиях сближения макромолекул и образования комплексов электрон-транспортных белков необходимо использовать различные методические подходы, что и явилось предметом данной работы.

Цель и задачи работы

Целью работы является изучение механизмов образования комплекса белков пластоцианина и цитохрома f у разных групп фотосинтезирующих организмов методами молекулярного моделирования. Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать молекулярные компьютерные модели взаимодействия электрон-транспортных белков пластоцианина и цитохрома f из высших растений, зеленых водорослей и цианобактерий.

2. Провести компьютерное моделирование поэтапного процесса образования белкового комплекса с использованием вычислительного аппарата броуновской и молекулярной динамики, а также кластерного анализа.

3. Выявить различные энергетически выгодные метастабильные состояния в процессе формирования комплекса белков пластоцианина и цитохрома f из различных организмов.

4. Провести сравнительный анализ формирования комплексов белков пластоцианина и цитохрома f различных организмов.

Научная новизна

Предложен комплексный подход компьютерного моделирования процесса формирования функционально активного белок-белкового комплекса в растворе, который включает сопряженное броуновское и молекулярное моделирование. Выявлены физические механизмы, определяющие различные пути образования комплекса белков пластоцианина и цитохрома f высших растений, зеленых водорослей и цианобактерий. Показано, что электростатические взаимодействия играют разную роль в процессе образования электрон-транспортных комплексов белков у организмов, обладающих различными эволюционными формами фотосинтетического аппарата.

Теоретическая и практическая значимость работы

Теоретическая значимость работы заключается в разработке методического подхода, позволяющего охарактеризовать взаимодействия молекул в процессе образования функционально активного белок-белкового комплекса и раскрыть физические механизмы, обеспечивающие эффективное формирование функционально активного комплекса. Выявлены пути образования функционально активного комплекса и установлены их различия для белков пластоцианина и цитохрома f из высших растений, зеленой водоросли и цианобактерий. Показано, что образование комплекса белков из высших растений и зеленых водорослей происходит схожим образом, однако сильно отличается от поведения белков из цианобактерий.

Практическая значимость работы заключается в том, что разработанный подход может использоваться для поиска белковых соединений, обладающих заданными свойствами, в целях применения их в биотехнологии и медицине.

Положения, выносимые на защиту:

1. Предложена детальная модель молекулярного механизма образования функционально активного комплекса белков пластоцианина и цитохрома f различных организмов. Созданная модель позволяет описать физико-химические процессы, происходящие на разных пространственно-временных масштабах, благодаря сопряжению различных подходов молекулярного моделирования.

2. С применением предложенной модели показано, что белки пластоцианин и цитохром f различных организмов по-разному достигают состояния функционально активного комплекса. Показана различная роль конформационных изменений и электростатических взаимодействий при формировании комплексов белков пластоцианина и цитохрома f у организмов, обладающих различными эволюционными формами фотосинтетического аппарата.

3. У цианобактерии Р. laminosum образование комплекса происходит по наиболее простому столкновительному типу без предварительной взаимной ориентации молекул. В случае цианобактерии Nostoc пластоцианин сближается с молекулой цитохрома f за счет дальнодействующих электростатических взаимодействий уже в ориентации, в которой атом меди обращен к цитохрому f. В высших растениях и зеленой водоросли электростатические взаимодействия сначала способствуют занятию молекулой пластоцианина положения вблизи гема цитохрома f, а дальнейшее сближение кофакторов белков и формирование финального комплекса происходит в результате вращения молекулы пластоцианина.

Личный вклад автора заключается в анализе литературных данных, выборе объектов исследования, поиске энергетически выгодных диффузионно-столкновительных комплексов и кластерном анализе полученных комплексов, создании молекулярно-динамических моделей исследуемых белков и

проведении молекулярно-динамических расчетов, подготовке публикаций и докладов по теме диссертационной работе.

Степень достоверности и апробация результатов

В работе использованы современные методы исследования, которые соответствуют поставленным целям и задачам. Достоверность приведенных результатов подтверждается взаимной согласованностью литературных и полученных в вычислительных экспериментах данных. Научные положения и выводы, сформулированные в диссертации, обоснованы и адекватны полученным результатам.

По материалам диссертации опубликовано 46 работ, из них 6 - в журналах, рекомендованных ВАК для соискателей ученых степеней, 4 - в сборниках статей и научных трудов конференций и 36 - в сборниках тезисов докладов международных и росийских конференций. Материалы диссертации были представлены и обсуждались на: Первом европейском конгрессе по исследованию фотосинтеза (ePS-1), Упсала, Швеция, 2018 г; международной конференции «Биомембраны», Долгопрудный, Россия, 2018; международной конференции "Математическая биология и биоинформатика", Пущино, Россия, 2018; международной конференции «Исследования методом молекулярного моделирования в науке о материалах и биологии 2017» (MSSMBS 2017), Петергоф, Россия, 2017; международной конференции «Математическое моделирование и вычислительная физика, 2017» (ММСР2017), Дубна, ОИЯИ, Россия, 2017; VII международной конференции «Фотосинтез и устойчивое развитие-2016», Пущино, Россия, 2016; Первом Российском кристаллографическом конгрессе, Москва, Россия, 2016; международных конференциях серии «Математика. Компьютер. Образование», Дубна, 2014, 2016, 2018, Пущино, 2013, 2015, 2017, 2019; IV и V Съездах биофизиков России, Нижний Новгород, 2013, Ростов-на-Дону, 2015; Международной школе «Вычислительное и теоретическое моделирование биологических

взаимодействий», Дубна, 2013; V Международной конференции «Математическая биология и биоинформатика» (1СМВВ14), Пущино, 2014; Международной научно-методической конференции "Современные проблемы биофизики сложных систем. Информационно-образовательные процессы", Воронеж, 2013; Молодежной научно-практической конференции «Биофизика биоэнергетических процессов», Звенигородская биостанция им. С.Н. Скадовского МГУ им. М.В. Ломоносова, 2013; семинарах кафедры биофизики биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.

Благодарности

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, проекты 14-04-00302, 15-07-08927, 15-04-08681, 17-04-00676, 1904-00999. Вычислительные эксперименты проводились с использованием ресурсов суперкомпьютера Ломоносов Суперкомпьютерного центра Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова [2]. Автор выражает благодарность сотрудникам кафедры биофизики Биологического факультета Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова за помощь и поддержку в работе, а также ценные замечания по содержанию работы.

Глава 1. Обзор литературы 1.1. Белки пластоцианин и цитохром f

1.1.1. Роль белка пластоцианина в работе электрон-транспортной цепи фотосинтеза

цитохром-Ь^

Рисунок 1.1.1. Схема фотосинтетического электронного транспорта. Показаны структуры цитохромного b6f комплекса (PDB ГО: ^90), фотосистемы I (PDB ГО: ПВО), фотосистемы II (PDB ГО: 4У62) и пластоцианин в комплексе с цитохромом / (PDB ID: 2PCF). Стрелками изображен транспорт электронов.

Пластоцианин, растворимый белок, локализованный в люменальном пространстве тилакоида, и цитохром / часть цитохромного Ь/ комплекса, являются белками фотосинтетической электрон-траспортной сети в хлоропластах высших растений, зеленых водорослей и цианобактерий (рисунок 1.1.1). От первичного донора электронов, воды, электроны поступают на пигмент реакционного центра PSП Р680 и далее на феофетин и первичный QA и вторичный Qв хинонные акцепторы. После переноса двух электронов на вторичный хинон Qв полностью восстановленная молекула пластохинола диссоциирует в пул пластохинонов. Молекулы пластохинона осуществляют перенос электронов между PSП и цитохромным Ь^ комплексом посредством диффузии внутри бислойной липидной мембраны. Транспорт электронов от пластохинона к пластоцианину осуществляется цитохромным b6f комплексом

пластоцианин

2Н+1/202 Н20

по так называемому Q-циклу [3]. В итоге такого цикла молекула пластохинола окисляется до пластохинона, два электрона последовательно переносятся на две молекулы пластоцианина, и четыре протона переносятся из стромы в люмен (рисунок 1.1.2).

H

Рисунок 1.1.2. Схема Q-цикла; показаны пути переноса электрона и протонов и переносчики электронов [4].

Молекулы пластоцианина окисляют цитохром f цитохромного b6f комплекса и восстанавливают реакционный центр PSI, диффундируя в люминальном пространстве на довольно большие расстояния (сотни нм) и перенося электроны между гранальными и стромальными областями в тилакоидах.

В нативном хлоропласте толщина люмена (4-10 нм [5]) сравнима с размерами пластоцианина (4х2,8х3 нм), а люмен заполнен выступающими частями трансмембранных мультиферментных комплексов [6], концентрация которых в тилакоидной мембране очень высока [7]. Поэтому диффузия пластоцианина в узком люминальном пространстве затруднена, и скорость диффузии и электронного транспорта зависит от ширины люмена, расстояния

диффузии и структуры люминального пространства. Максимальный коэффициент диффузии пластоцианина, если считать его форму сферической, в водной фазе составляет 10-10 м2с-1 [8].

Известно, что электростатические взаимодействия играют ключевую роль при связывании пластоцианина с мультиферментными комплексами. Благодаря наличию электростатических сил притяжения и отталкивания диффузия пластоцианина к сайту связывания с белковыми комплексами имеет направленный характер, и молекула пластоцианина ориентируется в электрическом поле комплексов.

Важность электростатических взаимодействий в процессе образования комплекса белков пластоцианина и цитохрома f находит свое подтверждение в ряде фактов: 1) скорость переноса электронов с цитохрома f на пластоцианин уменьшается при увеличении ионной силы, что свидетельствует о взаимодействии зарядов разных знаков на двух белках [9]; 2) мутации отрицательно заряженных аминокислотных остатков на пластоцианине и положительно заряженных на цитохроме f приводят к уменьшению скорости переноса электронов [9]; 3) различные модели образования комплекса [10-15] и ЯМР структура комплекса пластоцианина с цитохромом f [12] также подтверждают важность электростатических взаимодействий.

1.1.2. Структура белков

Пластоцианин - небольшой (М~11 кДа, размеры 4х3х2.8 нм) водорастворимый медьсодержащий белок (рисунок 1.1.3), осуществляющий перенос электронов между цитохромным Ь^ комплексом и фотосистемой I посредством диффузии в люминальном пространстве.

Рисунок 1.1.3. Структура молекулы пластоцианина Spinacia oleracea (PDB ID: 1AG6). Рисунок получен с помощью программы Pymol. На рисунке зеленым цветом обозначены аминокислоты, которые являются лигандами к атому Cu (показан в виде голубой сферы).

Платоцианин впервые был обнаружен у зеленых водорослей Chlorella ellipsoidea. [16] Пластоцианин обладает двумя потенциальными сайтами связывания, через которые может происходить передача электрона. Первый (северный сайт) состоит из гидрофобных консервативных остатков, окружающих His87 - единственный лиганд меди, расположенный на поверхности молекулы. Несмотря на то, что в этой области нет заряженных аминокислотных остатков, электростатические расчеты свидетельствуют о наличии положительного электростатического потенциала вокруг атома меди. Второй сайт связывания (восточный сайт) состоит из двух кластеров (большой состоит из 42-45, малый из 59-61 остатков) консервативных отрицательно заряженных аминокислотных остатков, расположенных вокруг Tyr83. Расстояние между двумя центрами связывания ~1,3 нм[17]. К настоящему

времени определены структуры более десятка различных пластоцианинов, включая пластоцианин шпината [18]. Молекула пластоцианина образована восьмью в-тяжами, составляющих два в-слоя. Атом меди находится на периферии белка в кармане, образованном тремя петлями, лиганды входят в состав обоих в-слоев. Несмотря на то, что атом меди закрыт от молекул растворителя, лиганд His87 (PDB ID: 1AG6) выступает на поверхность белка и окружен гидрофобными остатками. Этот гидрофобный участок считают основным сайтом связывания с PSI и цитохромом f В качестве редокс центра в пластоцианине выступает атом меди, он связан с четырьмя лигандами - His37, Cys84, His87 и Met92 (PDB ID: 1AG6). Пластоцианин обладает двумя потенциальными сайтами связывания с цитохромом f. Второй сайт связывания состоит из остатка Tyr83 и окружающих отрицательно заряженных аминокислотных остатков. Электронная тропа проходит от Tyr83 к медному центру через Cys84 (PDB ID: 1AG6) [18].

Цитохром f - самая крупная субъединица цитохромного b6f комплекса (рисунок 1.1.4), является терминальным акцептором цитохромного b6f комплекса и передает электроны на пластоцианин. Единственная а-спираль цитохрома f пронизывает мембрану и держит белок заякоренным, однако большая часть белка находится в люмене. Люминальная часть цитохрома f состоит из двух доменов. Большой домен расположен ближе к мембране и состоит из антипараллельного в-сэндвича, образованного двумя в-листами, и небольшого гем-связывающего пептида. Малый домен имеет смешанную укладку бочонок-сэндвич и встроен между двумя в-тяжами большого домена. На большем домене между двумя короткими спиралями на N-конце белка находится гем. Гем ковалентно связан с двумя консервативными аминокислотными остатками из второй спирали - Cys21 и Cys24. Атом железа имеет шесть координационных связей. Четыре из них - это связи с порфириновым кольцом. Пятый лиганд атома железа в геме - His25, шестой -а-аминогруппа N-терминального аминокислотного остатка Tyr1 [12].

Рисунок 1.1.4. Структура мономера цитохромного b6f комплекса из Chlamydomonas гвткаЫШ (PDB структура ^90). Сферами показаны атомы железа (оранжевым) и серы (желтым). Рисунок получен с помощью программы Руто1.

В настоящее время исследованы пространственные структуры нескольких комплексов пластоцианина и цитохрома f из разных организмов (цианобактерий, зеленых водорослей и высших растений).

1.1.3. Образование комплекса белков пластоцианина и цитохрома/

Процесс образования комплекса белков пластоцианина и цитохрома / можно условно разделить на три стадии.

Рисунок 1.1.5. Схематичное представление образования финального комплекса двух белков [19].

На рисунке схематично изображены стадии взаимодействия белков с образованием функционально активного комплекса (С). На первом этапе (А) происходит диффузия отдельных белков, их сближение и взаимная ориентация с образованием предварительного комплекса (В). На втором этапе происходит трансформация предварительных комплексов в финальный комплекс (С).

Предварительный комплекс можно определить как предшественник четко определенной ориентации комплекса, как это показано на двухступенчатой схеме образовании комплекса (рисунок 1.1.5). В исследованиях [12] было установлено, что конформации переходных белковых комплексов могут быть как динамические, так и строго определенные, то есть структуре комплекса, в которой осуществляется перенос электрона. не предшествует четко определенная конформация белкового комплекса до строго определенных. В комплексе пластоцианина и цитохрома /, как показали сравнительные исследования, степень динамичности комплекса сильно варьирует в зависимости от видовой принадлежности [12].

1.1.4. Структуры комплекса белков пластоцианина и цитохрома f

В работе [12] методами парамагнитного ЯМР и молекулярной динамики впервые была определена пространственная структура комплекса пластоцианина шпината и растворимого домена цитохрома f турнепса. Атом меди пластоцианина был заменен атомом кадмия для предотвращения окислительно-восстановительных реакций. Для определения пространственной структуры комплекса белков на основании зарегистрированной информации о химических сдвигах был использован метод молекулярной динамики в приближении жестких тел. Молекула пластоцианина двигалась относительно неподвижной молекулы цитохрома f для поиска пространственной ориентации, которая наилучшим образом соответствовала бы минимуму энергии системы. Отобранные структуры с минимальной энергией подвергались процедуре минимизации энергии для оптимизации положения боковых цепей. Всего было выбрано 10 лучших структур из примерно 10 тысяч структур, они внесены в банк данных белковых структур с идентификатором 2PCF в виде моделей 1 - 10 (рисунок 1.1.6.). Эти структуры комплекса пластоцианина шпината и цитохрома f турнепса показывают, что аминокислотные остатки восточной области пластоцианина взаимодействуют с аминокислотными остатками аргинина и лизина положительно заряженной области цитохрома f [12].

Цитохром f турнепса, несмотря на суммарный отрицательный заряд, имеет обширную область положительного электростатического потенциала, сформированную положительно заряженными аминокислотными остатками большого (Lys58, Lys65, Lys66) и малого (Lys185, Lys187, Arg209) доменов. Исследование ЯМР структуры комплекса, образованного пластоцианином шпината и цитохрома f турнепса, показало, что данные остатки расположены в комплексе рядом с отрицательно заряженными остатками пластоцианина - Asp 42, 43, 44 и Glu 59, 60 (рисунок 1.1.6) [12], что может свидетельствовать о том,

что сближение и взаимная ориентаций этой пары белков происходит за счет электростатических взаимодействий.

Рисунок. 1.1.6. Слева: Структура комплекса, образованного пластоцианином и цитохромом / Цветовые обозначения: молекула Рс фиолетовая, цитохрома / розовая, гем зеленый, атом меди и His87 синие, Туг1 и Phe4 желтые, Туг83 красный; названия остатков пластоцианина отмечены жирным шрифтом [12]. Справа: Ансамбль десяти структур с минимальной энергией комплекса пластоцианина шпината и цитохрома / турнепса, полученный в работе [12]. Цитохром изображен розовым цветом, пластоцианин - голубым. Показан гем цитохрома / (зеленый) и атом меди с остатком His87 пластоцианина (синий). Десять положений молекулы пластоцианина изображены в виде Са-скелета.

Рисунок 1.1.7. Расположение комплекса пластоцианина с цитохромом f относительно цитохромного Ь^" комплекса, встроенного в мембрану. Рисунок получен совмещением PDB структур комплекса пластоцианина и цитохрома f из [12] - 2PCF с цитохромным b6f комплексом, представленном на рисунке 1.1.4 -^90 [4].

Ориентация пластоцианина тополя в комплексе с цитохромом f турнепса была определена в работе [20] методом ЯМР, PDB идентификатор 1TKW. Показано, что молекула пластоцианина контактирует гидрофобной областью с областью гема цитохрома f, а также происходит взаимодействие заряженных областей обоих белков. Пластоцианин немного наклонен по отношению к ориентации пластоцианина шпината в комплексе (рисунок 1.1.8.), что ведет к большему расстоянию между атомами меди и железа, составляющему ~1,4 нм. При увеличении ионной силы с 10 мМ до 110 мМ не наблюдается перестройки комплекса, и все изменения химических сдвигов происходят равномерно, что указывает на значительную роль электростатических взаимодействий в

формировании комплекса. При снижении рН с 7,7 до 5,5 комплекс дестабилизируется, что может быть объяснено протонированием гистидина 87 (лиганда атома меди) или других кислотных остатков пластоцианина.

Рисунок 1.1.8. Десять структур комплекса пластоцианина тополя и цитохрома / турнепса с минимальной энергией, выравненных по цитохрому / [20]. Молекулы пластоцианина показаны в виде Са-скелета. Для сравнения показана ориентация пластоцианина шпината (черный Са-скелет). Показаны гем цитохрома / и атом меди пластоцианина.

С использованием метода ЯМР-спектроскопии была исследована структура комплекса пластоцианин-цитохром /из цианобактерии РгосЫого^пх ^На^^а [19], отобрано 20 структур, PDB идентификатор 2ЖМ. Было показано, что электростатические взаимодействия играют слабую роль в формировании белкового комплекса. Структура с минимальным значением энергии в ансамбле взаимных ориентаций для данной пары белков в комплексе в целом соответствует таковой у высших растений (рисунок 1.1.9.). Исследованный в

работе двойной мутант пластоцианина Y12G/P14L (остатки гидрофобной области) показал такие же константы связывания, как и дикий тип, однако структуры комплекса имеют больший разброс с точки зрения возможных взаимных расположений. При этом, структуры с минимальными значениями энергии сильно различаются между собой, что указывает на динамический характер комплекса. Это позволило предположить, что мутация сдвигает равновесие в сторону диффузионно-столкновительного, а не финального, комплекса.

Рисунок 1.1.9. Структура комплекса пластоцианин-цитохром f из цианобактерии РтосМот^пх hollandica [19]: (А) ансамбль из 20 структур с наименьшей энергией; (В) структура с минимальной энергией. Цитохром f показан красным цветом. Пластоцианин показан черным цветом в (А) и синим цветом в (В). Отмечены атом меди пластоцианина и гем цитохрома £

При этом в ансамбле структур комплексов с двойным мутантом пластоцианин может находиться как в ориентации, схожей с таковой в высших растениях, так и в ориентации, где область пластоцианина содержащая атом меди обращена в сторону гема. Схожая ориентация пластоцианина, отличающаяся от высших растений, в комплексе с цитохромом f была выявлена в работе [21] (рисунок 1.1.10) для цианобактерии Phoтmidium laminosum.

Рисунок 1.1.10. Наиболее оптимальные конформации комплекса пластоцианина с цитохромом / полученные с использование программы X-PLOR. Цитохром / представлен в виде элементов вторичной структуры. Множество ориентаций пластоцианина — линией, последовательно соединяющей Са-атомы. (А) — Суперпозиция 25 ориентаций. (В) - ансамбль 10 преобладающих структур комплекса [21].

Структура комплекса белков пластоцианина и цитохрома / цианобактерии Nostoc была определена методом ЯМР спектроскопии [22], PDB идентификатор 1Ти2. Было показано, что гидрофобная область, окружающая остаток Y1 в цитохроме /, находится в контакте с гидрофобной областью пластоцианина (рисунок 1.1.11). Наблюдается значительное отличие структуры этого комплекса от комплексов белков высших растений и цианобактерии Phormidium laminosum.

Рисунок 1.1.11. Структура комплекса пластоцианин-цитохром f из цианобактерии Nostoc sp. РСС 7119 [22]. Слева изображены 10 комплексов с наименьшим отклонением от ограничений, заданных экспериментом ЯМР, в виде скелетов молекул. Показан атом меди пластоцианина и гем цитохрома f. Справа - представление комплекса белков с атомами в виде Ван-дер-Ваальсовых сфер.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Федоров Владимир Андреевич, 2019 год

Список литературы

1. Worths B. A one-letter notation for amino acid sequences ( definitive rules ) //

Biochemical Nomenclature. 1972. P. 639-645.

2. Воеводин Вл.В., Жуматий С.А., Соболев С.И., Антонов А.С., Брызгалов П.А.,

Никитенко ДА., Стефанов К.С., Воеводин Вад.В. Практика суперкомпьютера "Ломоносов" // Открытые системы. 2012. № 7.

3. Hauska G, Schutz M, Buttner M. The cytochrome b6f complex - composition,

structure and function // Oxyg. Photosynth. Light React. Kluwer Academic Publishers, 1996. Vol. 4. P. 377-398.

4. Абатурова А.М. Изучение механизмов взаимодействия компонентов

фотосинтетической цепи транспорта электрона методами компьютерного моделирования // дис. - АМ Абатурова-Москва. 2008. P. 1-143.

5. Mehta M., Sarafis V., Critchley C. Thylakoid membrane architecture // Aust. J.

Plant Physiol. 1999. Vol. 26. P. 709-716.

6. Hope A.B. Electron transfers amongst cytochrome f, plastocyanin and photosystem

I: kinetics and mechanisms // Biochim. Biophys. Acta. 2000. Vol. 1456. P. 5-26.

7. Albertsson P.-A. A quantitative model of the domain structure of the photosynthetic

membrane // Trends Plant Sci. 2001. Vol. 6, № 8. P. 349-354.

8. Hope A.B. The chloroplast cytochrome b6f complex: a critical focus on function //

Biochim. Biophys. Acta. 1993. Vol. 1143. P. 1-22.

9. Kannt A., Young S., Bendall D.S. The role of acidic residues of plastocyanin in its

interaction with cytochrome f // Biochim. Biophys. Acta. 1996. Vol. 1277. P. 115-126.

10. Ullmann G.M., Knapp E.-W., Kostic N.M. Computational simulation and analysis

of dynamic association between plastocyanin and cytochrome f. Consequences for the electron-transfer reaction // J. Am. Chem. Soc. 1997. Vol. 119. P. 42-52.

11. Pearson Jr. D.C., Gross E.L. Brownian Dynamics Study of the interaction

between plastocyanin and cytochrome f // Biophys. J. 1998. Vol. 75. P. 26982711.

12. Ubbink M, Ejdebeck M, Karlsson B.G, Bendall D.S. The structure of the complex

of plastocyanin and cytochrome f, determined by paramagnetic NMR and restrained rigid-body molecular dynamics // Structure. 1998. Vol. 6. P. 323-335.

13. De Rienzo F., Gabdoulline R.R., Menziani M.C., De Benedetti P.G., Wade R.C.

Electrostatic analysis and brownian dynamics simulation of the association of plastocyanin and cytochrome f // Biophys. J. Biophysical Society, 2001. Vol. 81, № 3. P. 3090-3104.

14. Crowley P., Hunter D., Sato K., McFarlane W., Dennison C. The complex of

parsley plastocyanin and turnip cytochrome f a structurally distorted but kinetically functional acidic patch // Biochem. J. 2004. Vol. 378. P. 45-51.

15. Gross E.L., Pearson Jr. D.C., Pearson D.C. Brownian dynamics simulations of the

interaction of Chlamydomonas cytochrome f with plastocyanin and cytochrome c6 // Biophys. J. 2003. Vol. 85, № 3. P. 2055-2068.

16. Katoh S. Studies on algal cytochrome II physico-chemical properties of

crystalline Porphyra tenera cytochrome 553 // Plant Cell Physiol. 1960. Vol. 1. P. 91-98.

17. Pearson Jr. D.C., Gross E.L., David E.S. Electrostatic properties of cytochrome f

implication for docking with plastocyanin // Biophys. J. 1996. Vol. 71. P. 64-76.

18. Xue Y., Okvist M., Hansson O., Young S. Crystal structure of spinach

plastocyanin at 1.7 A resolution // Protein Sci. 1998. Vol. 7. P. 2099-2105.

19. Hulsker R., Baranova M.V., Bullerjahn G.S., Ubbink M. Dynamics in the

transient complex of plastocyanin-cytochrome f from Prochlorothrix hollandica // J. Am. Chem. Soc. American Chemical Society, 2008. Vol. 130, № 6. P. 1985-1991.

20. Lange C., Cornvik T., Díaz-Moreno I., Ubbink M. The transient complex of

poplar plastocyanin with cytochrome f: effects of ionic strength and pH // Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Bioenergetics. 2005. Vol. 1707. P. 179188.

21. Crowley P.B., Otting G., Schlarb-Ridley B.G., Canters G.W., Ubbink M.

Hydrophobic interactions in a cyanobacterial plastocyanin-cytochrome f complex // Journal of the American Chemical Society. 2001. Vol. 123. P. 10444-10453.

22. Díaz-Moreno I., Díaz-Quintana A., Miguel A., Ubbink M. Structure of the

complex between plastocyanin and cytochrome f from the cyanobacterium Nostoc sp. PCC 7119 as determined by the balance between electrostatic and hydrophobic interactions within the transient // Journal of Biological Chemistry 2005. Vol. 280, № 19. P. 18908-18915.

23. Illerhaus J., Altschmied L., Reichert J., Zak E., Herrmann R.G., Haehnel W.

Dynamic interaction of plastocyanin with the cytochrome bf complex // Journal of Biological Chemistry. 2000. Vol. 275, № 23. P. 17590-17595.

24. Crowley P.B., Ubbink M. Close encounters of the transient kind: protein

interactions in the photosynthetic redox chain investigated by NMR spectroscopy // Accounts of chemical research. 2003. Vol. 36, № 10.

25. Qin L., Kostic N.M. Importance of protein rearrangement in the electron-transfer

reaction between the physiological partners cytochrome f and plastocyanin // Biochemistry. American Chemical Society, 1993. Vol. 32, № 23. P. 6073-6080.

26. Albarrán C., Navarro J.A., De la Rosa M.A., Hervás M. The specificity in the

interaction between cytochrome f and plastocyanin from the cyanobacterium Nostoc sp. PCC 7119 is mainly determined by the copper protein // Biochemistry. 2007. Vol. 46. P. 997-1003.

27. Scanu S., Foerster J.M., Ullmann G.M., Ubbink M. Role of hydrophobic

interactions in the encounter complex formation of the plastocyanin and cytochrome f complex revealed by paramagnetic NMR spectroscopy // Journal of the American Chemical Society. 2013. Vol. 135, № 20. P. 7681-7692.

28. Gross E.L., Rosenberg I. A brownian dynamics study of the interaction of

Phormidium cytochrome f with various cyanobacterial plastocyanins // Biophys. J. 2006. Vol. 90. P. 366-380.

29. Díaz-Moreno I., Muñoz-López F.J., Frutos-Beltrán E., Miguel A., Díaz-Quintana

A. Bioelectrochemistry Electrostatic strain and concerted motions in the transient complex between plastocyanin and cytochrome f from the cyanobacterium Phormidium laminosum // Bioelectrochemistry. 2009. Vol. 77, № 1. P. 43-52.

30. Holzapfel C., Bauer R. Computer simulation of primary photosynthetic reactions

- compared with experimental results on O2 - exchange and chlorophyll fluorescence of green plants // Zeitschrift für Naturforschung C. 1975. Vol. 30. P. 489-498.

31. Кукушкин А.К., Кузнецова С.А. Теоретические аспекты кинетики первичных процессов фотосинтеза высших растений и водорослей // Физиол. Растений. 1975. 22. № 2. С. 241-250.

32. Malkin S. Fluorescence induction studies in isolated chloroplast. On the electron-

transfer equilibrium in the pool of electron acceptors of photosystem II // Biochim. Biophys. Acta. 1971. Vol. 234. P. 425-427.

33. Сорокин Е.М. Нециклический транспорт электронов и связанные с ним

вопросы // Физиол. Растений. 1973. 20. № 4. С. 733-741.

34. Шинкарев В.П., Венедиктов П.С. Вероятностное описание процессов транспорта электронов в комплексах молекул-переносчиков // Биофизика. 1977. 22. № 3. С. 413-418.

35. Рубин А.Б., Шинкарев В.П. Транспорт электронов в биологических системах // Москва: Наука, 1984.

36. Воробьева Т.Н., Кренделева Т.Е., Ризниченко Г.Ю., Шайтан К.В., Рубин А.Б.

Функциональная роль пластоцианина в электронном транспорте фрагментов фотосистемы 1 высших растений. Математическая модель и физические представления // Молекулярная биология. 1983. 17. С. 82-91.

37. Храброва Е.Н., Воробьева Т.Н., Ризниченко Г.Ю., Рубин А.Б. Идентификация параметров электростатического взаимодействия

пластоцианина и пигмент-белковых комплексов ФС1 высших растений // Биофизика. 1989. 34. С. 429-433.

38. Malik M., Riznichenko G.Y., Rubin A.B. Biological electron transport processes.

Their mathematical modeling and computer simulation // Praha, London: Academia, Horwood, 1990.

39. Riznichenko G.Y., Vorob'eva T.N., Khrabrova E.N. Identification of kinetic

parameters of plastocyanin and P700 interactions in chloroplasts and pigmentprotein complexes of photosystem 1 // Photosynthetica. 1990. Vol. 24, № 3. P. 37-51.

40. Modi S., He S., Gray J.C., Bendall D.S. The role of surface-exposed Tyr-83 of

plastocyanin in electron transfer from cytochrome c // Biochim. Biophys. Acta. 1992. Vol. 1101. P. 64-68.

41. Haehnel W., Propper A., Krause H. Evidence for complexed plastocyanin as the

immediate electron donor of P-700 // Biochim. Biophys. Acta. 1980. Vol. 593. P. 384-399.

42. Cruz J.A., Salbilla B.A., Kanazawa A., Kramer D.M. Inhibition of plastocyanin

to P700+ electron transfer in Clamidomonas reinhardtii by hyperosmotic stress // Plant Physiol. 2001. Vol. 127. P. 1167-1179.

43. Gross E.L. A Brownian dynamics study of the interaction of Phormidium

laminosum plastocyanin with Phormidium laminosum сytochrome f // Biophys. J. 2004. Vol. 87. P. 2043-2059.

44. Haddadian E.J., Gross E.L. Brownian dynamics study of cytochrome f

interactions with cytochrome c6 and plastocyanin in Chlamydomonas reinhardtii plastocyanin, and cytochrome c6 mutants // Biophys. J. 2005. Vol. 88. P. 2323-2339.

45. Haddadian E.J., Gross E.L. A Brownian dynamics study of the interactions of the

luminal domains of the cytochrome b6f complex with plastocyanin and cytochrome c6: the effects of the Rieske FeS-protein on the interactions // Biophys. J. 2006. Vol. 91. P. 2589-2600.

46. Merchant S., Bogorad L. Regulation by copper of the expression of plastocyanin

and cytochrome c552 in Chlamydomonas reinhardii // Mol. Cell. Biol. 1986. Vol. 6. P. 462-469.

47. Soriano G.M., Ponamarev M.V., Piskorowski R.A., Cramer W.A. Identification of

the basic residues of cytochrome f responsible for electrostatic docking interactions with plastocyanin in vitro: relevance to the electron transfer reaction in vivo // Biochemistry. 1998. Vol. 37. P. 15120-15128.

48. Soriano G.M., Ponamarev M.V., Tae G.S., Cramer W.A. Effect of the interdomain

basic region of cytochrome f on its redox reactions in vivo // Biochemistry. 1996. Vol. 35. P. 14590-14598.

49. Nakagawa S., Kurniawan I., Kodama K., Arwansyah M.S., Kawaguchi K., Nagao

H. Theoretical study on interaction of cytochrome f and plastocyanin complex by a simple coarse-grained model with molecular crowding effect // Molecular Physics, 2018. Vol. 116(5-6). P. 666-677

50. Wang J., Wolf R.M., Caldwell J.W., Kollman P.A., Case D.A. Development and

testing of a general Amber force field // Journal of computational chemistry 2004. Vol. 25(9). P. 1157-1174.

51. Vanommeslaeghe K., Hatcher E., Acharya C., Kundu S., Zhong S., Shim J.,

Darian E., Guvench O., Lopes P., Vorobyov I., Mackerell A.D. Jr. CHARMM general force field: a force field for drug-like molecules compatible with the CHARMM all-atom additive biological force fields // Journal of computational chemistry. 2009. Vol. 31(4). P. 671-690.

52. Blom C.E., Altona C. Application of self-consistent-field ab initio calculations to

organic molecules // Molecular Physics. 1977. Vol. 34. № 1. P. 177-192.

53. Jorgensen W.L., Tirado-rives J. The OPLS [optimized potentials for liquid

simulations] potential functions for proteins, energy minimizations for crystals of cyclic peptides and crambin //Journal of the American Chemical Society. 1988. Vol. 110, № 4. P. 1657-1666.

54. Abraham M.J., Murtola T., Schulz R., Pall S., Smith J.C., Hess B., Lindahl E.

GROMACS: High performance molecular simulations through multi-level parallelism from laptops to supercomputers // SoftwareX. 2015. Vol. 2. P. 1925.

55. Borodich A., Rojdestvenski I., Cottam M. Lateral heterogeneity of photosystems

in thylakoid membranes studied by Brownian dynamics simulations // Biophys. J. 2003. Vol. 85. P. 774-789.

56. Spaar A., Dammer C., Gabdoulline R.R., Wade R.C., Helms V. Diffusional

encounter of barnase and barstar // Biophys. J. Biophysical Society, 2006. Vol. 90, № 6. P. 1913-1924.

57. Rojnuckarin A., Kim S., Subramaniam S. Brownian dynamics simulations of

protein folding: access to milliseconds time scale and beyond // Proc Natl Acad Sci U S A. 1998. Vol. 95, № 8. P. 4288-4292.

58. Ermak D.L., McCammon J.A. Brownian dynamics with hydrodynamic interactions // J.Chem.Phys. 1978. Vol. 69, № 4. P. 1353-1360.

59. Garcia de la Torre J., Bloomfield V.K. Hydrodynamic properties of complex,

rigid, biological macromolecules. Theory and applications // Q. Rev. Biophys. 1981. Vol. 14. P. 81-139.

60. Northrup S.H., Allison S.A., McCammon J.A. Brownian dynamics simulation of

diffusion-influenced bimolecular reactions // J. Chem. Phys. 1984. Vol. 80, № 4. P. 1517-1524.

61. Smoluchowski M.V. Versuch einer mathematischen Theorie der Koagulationskinetik kolloider Loeschungen // Z. Phys. Chem. 1917. Vol. 92. P. 129-168.

62. Berg O.G., von Hippel P.H. Diffusion-controlled macromolecular interactions. //

Annu. Rev. Biophys. Biophys. Chem. Annual Reviews. 1985. Vol. 14. P. 131160.

63. Northrup S.H., Hynes J.T. Short range caging effects for reactions in solution. I.

Reaction rate constants and short range caging picture // J. Chem. Phys. American Institute of Physics, 1979. Vol. 71, № 2. P. 871.

64. Davis M.E., Madura J.D., Luty B.A., McCammon J.A. Electrostatics and

diffusion of molecules in solution - simulations with the University-of-Houston-Brownian Dynamics program // Comput. Phys. Commun. 1991. Vol. 62, № 2. P. 187-197.

65. Madura J.D., Briggs J.M., Wade R.C., Davis M.E., Luty B.A., Ilin A.,

Antosiewicz J., Gilson M.K., Bagheri B., Scott L.R., McCammon J.A. Electrostatics and diffusion of molecules in solution: simulations with the University of Houston Brownian Dynamics program // Comput. Phys. Commun. 1995. Vol. 91, № 1-3. P. 57-95.

66. Antosiewicz J., Gilson M.K., Lee I.H., McCammon J.A. Acetylcholinesterase:

diffusional encounter rate constants for dumbbell models of ligand // Biophys. J. 1995. Vol. 68. P. 62-68.

67. Northrup S.H. MacroDox v.2.0.2: Software for the Prediction of Macromolecular

Interaction // Cookeville, TN: Tennessee Technological University, 1995.

68. Gabdoulline R.R., Wade R.C. Simulation of the diffusional association of barnase

and barstar // Biophys J. Elsevier, 1997. Vol. 72, № 5. P. 1917-1929.

69. Gabdoulline R.R., Wade R.C. Brownian Dynamics Simulation of Protein-Protein

Diffusional Encounter // Methods. Elsevier, 1998. Vol. 14, № 3. P. 329-341.

70. Хрущев С.С., Абатурова А.М., Дьяконова А.Н., Устинин Д.М., Зленко Д.В.,

Федоpов В.А., Коваленко И.Б., Ризниченко Г.Ю., Рубин А.Б. Моделирование белок-белковых взаимодействий с применением программного комплекса многочастичной броуновской динамики ProKSim // Компьютерные исследования и моделирование. 2013. Т. 5, № 1. С. 47-64.

71. Ankerst M., Breunig M.M., Kriegel H.P., Sander J. OPTICS: Ordering Points To

Identify the Clustering Structure // Proc. ACM SIGMOD, Philadelphia, PA. 1999. P. 49-60.

72. Elke A., Böhm C., Kröger P. DeLiClu: boosting robustness, completeness,

usability, and efficiency of hierarchical clustering by a closest pair ranking // Proc. 10th Pacific-Asian Conf. Adv. Knowl. Discov. Data Min. 2006. P. 119128.

73. Sander J., Qin X., Lu Z., Niu N., Kovarsky A. Automatic extraction of clusters

from hierarchical clustering representations // Proc. 7th Pacific-Asia Conf. Knowl. Discov. DataMining (PAKDD), Seoul, Korea. Springer-Verlag, 2003. P. 75-87.

74. Kabsch W. A solution for the best rotation to relate two sets of vectors // Acta

Crystallogr. Sect. A. International Union of Crystallography, 1976. Vol. 32, № 5. P. 922-923.

75. Berman H.M., Westbrook J., Feng Z., Gilliland G., Bhat T.N., Weissig H.,

Shindyalov I.N., Bourne P.E. The Protein Data Bank // Nucl. Acids Res. 2000. Vol. 28, № 1. P. 235-242.

76. Berman H., Henrick K., Nakamura H., Markley J.L. The worldwide Protein Data

Bank (wwPDB): ensuring a single, uniform archive of PDB data // Nucleic Acids Res. Oxford University Press, 2006. Vol. 35. P. D301-D303.

77. Redinbo M.R., Cascio D., Choukair M.K., Rice D., Merchant S., Yeates T.O. The

1.5-A crystal structure of plastocyanin from the green alga Chlamydomonas reinhardtii // Biochemistry. 1993. Vol. 32. № 40. P. 10560-10567.

78. Chi Y. I., Huang L.S., Zhang Z., Fernandez-Velasco J.G., Berry E.A. X-ray

structure of a truncated form of cytochrome f from Chlamydomonas reinhardtii // Biochemistry. 2000. Vol. 6, № 39. P. 7689-7701.

79. Carrell C.J., Schlarb B.G., Bendall D.S., Howe C.J., Cramer W.A., Smith J.L.

Structure of the soluble domain of cytochrome f from the cyanobacterium Phormidium laminosum // Biochemistry. 1999. Vol. 38. P. 9590-9599.

80. Mackerell A.D., Bashford D., Bellott E.M., Dunbrack Jr R.L., Evanseck J.D.,

Field M.J., Fischer S., Gao J., Guo H., Ha S., Joseph-McCarthy D., Kuchnir L., Kuczera K., Lau F.T.K., Mattos C., Michnick S., Ngo T., Nguyen D.T., Prodhom B., Reiher W.E., Roux B., Schlenkrich M., Smith J.C., Stote R., Straub J., Watanabe M., Wiorkiewicz-Kuczera J., Yin D., Karplus M. All-atom empirical potential for molecular modeling and dynamics studies of proteins // J. Phys. Chem. B. 1998. Vol. 5647, № 97. P. 3586-3616.

81. Mackerell A.D., Feig M., Iii C.L.B. Extending the treatment of backbone

energetics in protein force fields : limitations of gas-phase quantum mechanics in reproducing protein conformational // J. Comput. Chem. 2004. Vol. 25, № 11. P. 1400-1415.

82. Olsson M.H., S0ndergaard C.R., Rostkowski M., Jensen J.H. PROPKA3 :

consistent treatment of internal and surface residues in empirical pKa predictions // J. Chem. Theory Comput. 2011. Vol. 7, № 2. P. 525-537.

83. Morozenko A., Stuchebrukhov A.A. Dowser++, a new method of hydrating

protein structures // Proteins Struct. Funct. Bioinforma. 2016. Vol. 84. № 10. P. 1347-1357.

84. Feenstra K.A., Hess B., Berendsen H.J. Improving efficiency of large time-scale

molecular dynamics simulations of hydrogen-rich systems // J. Comput. Chem. 1999. Vol. 20, № 8. P. 786-798.

85. Pushie M.J., Vogel H.J. Molecular dynamics simulations of two tandem

octarepeats from the mammalian prion protein: fully Cu2+-bound and metal-free forms. // Biophys. J. 2007. Vol. 93, № 11. P. 3762-3774.

86. Autenrieth F., Tajkhorshid E., Baudry J., Luthey-Schulten Z. Classical force field

parameters for the heme prosthetic group of cytochrome c. // J. Comput. Chem. 2004. Vol. 25, № 13. P. 1613-1622.

87. Van Der Spoel D., Hess B. GROMACS-the road ahead // Wiley Interdiscip. Rev.

Comput. Mol. Sci. John Wiley & Sons, Inc., 2011. Vol. 1. P. 710-715.

88. Sievers F., Wilm A., Dineen D., Gibson T.J., Karplus K., Li W., Lopez R.,

McWilliam H., Remmert M., Söding J., Thompson J.D., Higgins D.G. Fast, scalable generation of high-quality protein multiple sequence alignments using Clustal Omega // Mol. Syst. Biol. 2011. Vol. 7, № 539. P. 1-6.

89. Crooks G.E., Hon G., Chandonia J.M., Brenner S.E. WebLogo : a sequence logo

generator // Genome Res. 2004. Vol. 14. P. 1188-1190.

90. Fogolari F., Brigo A., Molinari H. The Poisson-Boltzmann equation for

biomolecular electrostatics: a tool for structural biology // J. Mol. Recognit. 2002. Vol. 15. P. 377-392.

91. Kovalenko I.B., Abaturova A.M., Gromov P.A., Ustinin D.M., Grachev E.A.,

Riznichenko G.Y., Rubin A.B. Direct simulation of plastocyanin and cytochrome f interactions in solution // Phys. Biol. 2006. Vol. 3. P. 121-129.

92. Ullmann G.M., Knapp E.-W. Electrostatic models for computing protonation and

redox equilibria in proteins // Eur. Biophys. J. 1999. Vol. 28, № 7. P. 533-551.

93. Meyer T.E., Zhao Z.G., Cusanovich M.A., Tollin G. Transient kinetics of electron

transfer from a variety of c-type cytochromes to plastocyanin // Biochemistry. 1993. Vol. 32. P. 4552-4559.

94. Knyazeva O.S., Kovalenko I.B., Abaturova A.M., Riznichenko G.Y., Grachev

E.A., Rubin A.B. Multiparticle computer simulation of plastocyanin diffusion and interaction with cytochrome f in the electrostatic field of the thylakoid membrane // Biophysics (Oxf). 2010. Vol. 55, № 2. P. 221-227.

95. Northrup S.H., Erickson H.P. Kinetics of protein-protein association explained by

Brownian dynamics computer simulation. // Proc. Natl. Acad. Sci. National Acad Sciences, 1992. Vol. 89, № 8. P. 3338-3342.